العلوم

لست بحاجة إلى مركبة فضائية لتنمو فجل المريخ “الصغير الغريب”


في الخيال التاريخي ، ينظر علماء الفلك من خلال التلسكوبات ، وتتدفق الحكمة الضوئية بسرعة الضوء. بأخذ ما يمكنهم الحصول عليه ، يتلقون بشكل سلبي معلومات حول النجوم والكواكب البعيدة. هذه الأشياء ثابتة ولا يمكن تعديل شروطها.

لكن هذه ليست الطريقة التي يعمل بها علم الفلك. علماء الكواكب والكواكب الخارجية ، على سبيل المثال ، لا ينتظرون وصول البيانات إليهم فحسب ، بل يبنون أيضًا نسخًا مصغرة من أماكن أخرى باستخدام مناظر طبيعية جيولوجية مناسبة ، وكسارات الحصى ، وغرف محاكاة على الأرض. في هذه المحاكاة ، يرون ويشعرون ويتحكمون في عوالم – أو على الأقل استعارات لهم – في محاولة لفك رموز أجزاء من الكون لن يزورها على الأرجح أبدًا.

في صنع الملموسة المادية والمجردة التي لا يمكن المساس بها ، فإنهم لا يقومون فقط بإنشاء تشبيهات ولكن طرق لتصور هذه الكواكب كأماكن فعلية.

قال باسكال لي من معاهد المريخ و SETI: “من خلال العلم ، نفكر من خلال المقارنة طوال الوقت”. “ولذا ، هناك شيء أساسي جدًا لنهج استخدام نظائرها.”

تتوافق أساليبهم مع التقاليد العلمية التي تقدر كلاً من البحث المعتمد على المختبر والاتصال المباشر بالطبيعة.

قالت ليزا ميسيري ، عالمة الأنثروبولوجيا في جامعة ييل: “إنه لمن المنطقي في الواقع أن يعتقد علماء الكواكب ، الذين أزيلت ظواهرهم في الزمان والمكان ، أن المحاكاة والتكرار سيكونان كيف يمكنهم دراسة ما هو بعيد”. مؤلف كتاب “وضع الفضاء الخارجي” ، “لأن هذا ما كان العلم يفعله لمئات السنين.”

السهم الأكثر مباشرة بين هذا العالم وما وراءه هو “التناظرية الأرضية” ، وهو موقع مادي على الأرض يشبه بعض جوانب عالم آخر – عادةً القمر أو المريخ. يمكن أن تأخذ هذه الصلة شكل التكوينات الجيولوجية ، مثل أنابيب الحمم البركانية أو الكثبان الرملية ، أو يمكن أن تكون منطقة كاملة ذات طابع قمري أو مريخي ، مثل صحراء أتاكاما في تشيلي أو البراكين في هاواي.

يدير لي مشروع Haughton-Mars ، وهو محطة أبحاث تناظرية في جزيرة ديفون ، وهي بؤرة استيطانية قاحلة وغير مأهولة في القطب الشمالي في نونافوت ، كندا. قال: “هناك مجموعة واسعة بشكل لا يصدق من الميزات التي تشبه ما نراه على القمر وعلى المريخ”.

الجزيرة دائمة البرودة وجافة ، مع الوديان والأودية ، وتفتخر بفوهة بعرض 14 ميلاً خلفها تأثير كوني. هذا هو نفس حجم Shackleton Crater في القطب الجنوبي للقمر ، حيث تخطط ناسا لإرسال رواد فضاء هذا العقد.

خلال العشرات من الحملات الميدانية ، وفرت محطة أبحاث هوتون مكانًا دائمًا حيث يمكن للعلماء التظاهر بأنهم على القمر أو المريخ ، ودراسة الجيولوجيا المماثلة ، واختبار المعدات للبعثات المستقبلية وتدريب البشر على المشاركة.

قال لي: “إنها عملية تسليم مفتاح إلى حد ما” ، على الرغم من أنه أشار إلى أنها ليست مثل Airbnb حيث يمكن لأي شخص الظهور واستخدامه. تحدثت محطة موطن أساسية في سلسلة من الخيام للجيولوجيا وعلم الأحياء الفلكي والطب والأعمال الإدارية والإصلاحية. توجد صوبة زجاجية بمفردها ، بينما تدعم مركبات ATV وعربات همفي السفر وتحاكي المركبات الجوالة.

أمضى لي 23 صيفًا متتاليًا في المحطة ، يأكل السردين المعلب في البرد في رحلات يومية بعيدًا عن المعسكر الرئيسي. لكن في عامي 2020 و 2021 ، أجبره الوباء على تخطي رحلاته السنوية إلى ذلك العالم الآخر على الأرض. افتقد البساطة والعزلة.

قال لي ، “عندما تكون هناك ، فأنت سكان جزيرة ديفون” ، تمامًا مثل رائد الفضاء الوحيد.

على الرغم من ذلك ، هناك أوقات لا يحتاج فيها العلماء للذهاب إلى نظير: يمكنهم إعادته إلى الوطن في شكل محاكاة ، أو مادة تشبه سطح القمر أو المريخ.

المريخ ، على سبيل المثال ، مغطى بالرمال والغبار والتي تسمى معًا الثرى. إنه يجعل السفر صعبًا ويمكنه أيضًا حظر الألواح الشمسية وفلاتر السد والتقاط الأجزاء المتحركة. لتحديد كيف ستتحمل المركبات الروبوتية ومصادر الطاقة والأجهزة الأخرى قسوة الكوكب الأحمر ، يتعين على العلماء اختبارها مقابل شيء مشابه قبل القيام بالرحلة.

لهذا السبب ، في عام 1997 ، طورت وكالة ناسا مادة مغبرة تسمى JSC-Mars 1 ، بناءً على بيانات من مهمتي Viking و Pathfinder. وهي مصنوعة من مادة وجدت في بركان مخروط Pu’u Nene cinder في هاواي. هناك ، تسربت الحمم البركانية مرة واحدة في الماء ، لتشكل في النهاية جزيئات ريجوليثيسك.

قام علماء ناسا لاحقًا بتحسين هذه المادة ، أثناء تحضير مسبار فينكس المريخ ، وصنعوا Mars Mohave Simulant. يتم الحصول عليها من رواسب الحمم البركانية لتشكيل سادلباك البركاني في صحراء موهافي في كاليفورنيا.

ومع ذلك ، فإن عملية الاختبار ليست مضمونة: فقد جمع فينيكس عينات من التربة الجليدية على سطح المريخ في عام 2008 والتي كانت “لزجة للغاية” ، على حد تعبير وكالة ناسا ، للانتقال من السبق الصحفي إلى أداة التحليل. بعد عام ، علقت المركبة الروح في الرمال إلى الأبد. لقد فُقد الروبوت الشقيق ، الفرصة ، عندما غطت عاصفة ترابية ألواحها الشمسية ، وهو المصير الذي أعاق أيضًا مهمة InSight الأحدث.

اليوم ، تستخدم الشركات الخاصة بيانات وكالة ناسا ووصفاتها لإمدادات المحاكاة الخاصة. تذهب نسخة “الإضافة إلى عربة التسوق” هذه إلى مشروعات science fair ، والأسمنت الغريب وتربة البستنة في العالم الآخر. قال مارك كوسيمانو ، مؤسس إحدى هذه الشركات ، The Martian Garden ، إن زراعة حديقة انتصار الكوكب الأحمر باستخدام تربة سادلباك كانت هوايته. قال إنه يبعث على الرضا أن تنمو “فجلًا أو جزرة صغيرة غريبة فيها.”

ويجر واميلينك ، عالم البيئة في جامعة فاغينينغين في هولندا ، أخذ هذا العمل إلى أبعد من ذلك مع مشروع “الغذاء للمريخ والقمر” ، لزراعة محاصيل مثل البازلاء والبطاطس. يعمل حاليًا على نظام زراعي كامل ، بما في ذلك البكتيريا وديدان الأرض والفضلات البشرية. قال واملينك إن الفكرة هي “أن تنمو بجرأة حيث لم ينمو أي نبات من قبل.” اليوم ، كوكب المريخ على الأرض. غدا ، ربما المريخ نفسه.

يتطلب تقليد مناطق النظام الشمسي الأكثر غرابة بعض الجهد ، لذلك يلجأ العلماء غالبًا إلى غرف المحاكاة – وهي في الأساس أنابيب اختبار يعيدون فيها خلق ظروف عوالم أخرى. تعود الفكرة إلى الخمسينيات من القرن الماضي ، عندما كان عالم عسكري أحضر إلى الولايات المتحدة من ألمانيا النازية رائدًا في استخدام غرف الضغط المنخفض التي تسمى أحيانًا جرارات المريخ لمعرفة ما إذا كانت البيولوجيا قد تستمر في ظروف المريخ.

اليوم ، يبحث الباحثون ، بما في ذلك توم رونسيفسكي من جامعة Southern Methodist في دالاس ، عن مكان مختلف: Titan ، وهو أحد قمر زحل ، وهو العالم الوحيد في النظام الشمسي بخلاف الأرض الذي يحتوي حاليًا على أجسام سائلة ثابتة على سطحه.

قال رونسيفسكي: “دائمًا ما أتحدث شخصيًا عن مدى عدائية ورعب تيتان”. تسبح البحيرات والبحار مع الإيثان. إنها تثلج البنزين وتمطر الميثان. ولكن إذا نظرت من خلال الضباب ، سترى حلقات زحل.

على الرغم من أن مسبار الفضاء الأوروبي Huygens قد هبط بالمظلة إلى سطحه في عام 2005 ، إلا أن عداء تيتان الرائع ، في مجمله ، يصعب فهمه من كوكب مضياف مثل هذا الكوكب. قال رونسيفسكي: “تيتان هو عالم”. “من الصعب جدًا دراسة عالم من الأرض.”

لكنه يحاول ، بعد أن ابتكر في معمله ما يسميه “تيتان في جرة”.

لن ترى حلقات زحل من قاع جرار رونسيفسكي. لكنك ستتعرف على المركبات العضوية والبلورات التي تحتل أشهر أقمارها. داخل الجرار – أنابيب الاختبار ، بصدق – سيضع Runcevski قطرة أو اثنتين من الماء ، ثم يجمدها لتقليد نسخة صغيرة من قلب تيتان. سيضيف إلى ذلك بضع قطرات من الإيثان ، والتي ستتكثف على الفور ، مكونة بحيرات القمر الصغيرة. بعد ذلك ، سيضيف مركبات عضوية أخرى ذات أهمية ، مثل الأسيتونتريل أو البنزين. بعد ذلك ، سوف يمتص الهواء ويضبط درجة الحرارة على تيتان ، حوالي 292 درجة فهرنهايت تحت الصفر.

تخطط ناسا للعودة إلى تيتان ، بإطلاق طائرة كوادكوبتر تعمل بالطاقة النووية تسمى دراجونفلاي في عام 2027. من خلال مشاهدة البلورات والهياكل التي تتشكل في برطماناته ، يأمل رونسيفسكي في مساعدة العلماء على تفسير ما يرونه عندما يصل المستكشف الآلي في عام 2034. “نحن لا يمكن إرسال مختبر كامل “، لذلك يتعين عليهم الاعتماد جزئيًا على مختبرات الأرض.

في مختبر بجامعة جونز هوبكنز ، تعمل سارة هورست بشكل مشابه لعمل ناسا ورونسيفسكي ، بما في ذلك محاكاة تيتان. لكن أنابيب الاختبار الخاصة بها تمتد أيضًا لمحاكاة الكواكب الخارجية الافتراضية ، أو العوالم التي تدور حول النجوم البعيدة.

ابتعد هورست في البداية عن الكواكب الخارجية ، لأن المواصفات شحيحة. تتذكر التفكير “أنا مدللة من النظام الشمسي”. لكن أحد الزملاء أقنعها بالبدء في محاكاة عوالم افتراضية. قالت: “لقد قمنا بتجميع هذه المصفوفة من الكواكب المحتملة”. يهيمن الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون أو الماء على أجواءها الخيالية ، وتتراوح درجات الحرارة فيها من 300 درجة فهرنهايت إلى 980 درجة فهرنهايت.

تبدأ أنابيب الاختبار الخاصة بها بالمكونات الرئيسية التي قد تشكل الغلاف الجوي ، مضبوطة على درجة حرارة معينة. تقوم بتدفق هذا الخليط إلى حجرة بحجم زجاجة الصودا ، وتعريضها للطاقة – الضوء فوق البنفسجي أو الإلكترونات من البلازما – التي تكسر الجزيئات الأولية. قال هورست: “إنهم يركضون في الغرفة ليصنعوا جزيئات جديدة ، وبعض هذه الجزيئات الجديدة تتفكك أيضًا”. تتكرر هذه الدورة حتى يتم قطع مصدر الطاقة. في بعض الأحيان ، تنتج هذه العملية جسيمات صلبة: ضباب من عالم آخر.

يمكن أن يساعد اكتشاف الكواكب الخارجية المحتملة التي تنتج الضباب الدخاني العلماء على توجيه التلسكوبات إلى الأجرام السماوية التي يمكنهم رصدها بالفعل. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر الضباب على درجة حرارة سطح الكوكب ، مما يحدث فرقًا بين الماء السائل والجليد أو التبخر ، ويمكنه حماية السطح من الفوتونات عالية الطاقة – وكلاهما يؤثر على قابلية الكوكب للسكن. يمكن أن توفر الغلاف الجوي أيضًا اللبنات الأساسية للحياة والطاقة – أو تفشل في ذلك.

على الرغم من ترددها الأولي ، فقد أصبحت هورست مرتبطة بكواكبها المختبرية. يشعرون بأنهم مألوفون ، حتى لو كانوا خياليين. يمكنها عادةً معرفة نوع التجربة التي يتم إجراؤها عندما تدخل المكتب ، لأن بلازما مختلفة تتوهج بألوان مختلفة. قالت: “أوه ، يجب أن نفعل تيتان اليوم ، لأنه نوع من الأرجواني” أو “نحن نقوم بهذا الكوكب الخارجي المحدد ، وهو نوع من الأزرق”.

مقارنة بالمناظر الطبيعية لجزيرة ديفون ، أو حفنة من محاكاة الثرى أو حتى قمر أنبوب الاختبار ، تفتقر كواكب مختبر هورست إلى اللياقة البدنية. لا يمثلون عالما محددا. لا تأخذ شكلها. هم فقط جو أثيري ، مع عدم وجود أرضية للوقوف عليها. لكن هذا منطقي: كلما أراد عالم الفلك أن ينظر بعيدًا عن الأرض ، أصبحت إبداعاته أكثر غموضًا. قال ميسيري: “أعتقد أن حقيقة أن محاكاة الكواكب الخارجية أكثر تجريدًا هي تذكير صارخ بأن هذه ليست أماكن يمكنك الذهاب إليها”.

ومع ذلك ، تتذكر هورست الأيام التي كان فيها مختبرها يحاكي الكواكب المشتعلة: بعد ذلك ، تقوم الغرفة بتدفئة ركنها بالكامل من الغرفة. هذا العالم الصغير ، الذي لا يوجد بالضبط في أي مكان آخر ، يسخن هذا العالم.

ظهر هذا المقال في الأصل بتنسيق اوقات نيويورك.



مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى